NASA identificeert thermische degradatie als oorzaak van Starliner-defecten

Functionarissen van NASA zullen vandaag om 14:00 uur EST tijdens een spraakmakende persconferentie de definitieve, uitgebreide bevindingen presenteren van de onderzoeken naar de Boeing Starliner Crew Flight Test van 2024. De briefing, geleid door Administrator Jared Isaacman en Associate Administrator Amit Kshatriya, zal een gedetailleerde technische post-mortem geven van de anomalieën in het voortstuwingssysteem en de heliumlekken die het oorspronkelijke vluchtprofiel van de missie aanzienlijk hebben veranderd. Door de hoofdoorzaken van de degradatie van de stuwraketten te onderzoeken, streeft de organisatie ernaar een duidelijke routekaart op te stellen voor de uiteindelijke certificering van het ruimtevaartuig binnen het Commercial Crew Program.

Wat was de hoofdoorzaak van de voortstuwingsproblemen van de Starliner?

De hoofdoorzaak van de voortstuwingsproblemen van de Starliner werd geïdentificeerd als de thermische degradatie en het opzwellen van Teflon-afdichtingscomponenten, bekend als poppets, die zich in de kleppen van de stuwraketten bevinden. Wanneer deze afdichtingen werden blootgesteld aan hoogfrequente ontstekingscycli en intense opwarming door de zon, beperkten ze de stroom van brandstof, wat leidde tot aanzienlijk verlies van stuwkracht en gelijktijdige heliumlekken binnen het manifold-systeem van de servicemodule.

Technische onderzoeken brachten aan het licht dat de "doghouse"-behuizingen, waarin de Reaction Control System (RCS)-stuwraketten zijn ondergebracht, hogere temperaturen ondervonden dan verwacht tijdens de koppelingsfase met het International Space Station (ISS). Deze plaatselijke verhitting zorgde ervoor dat de Teflon (PTFE) poppets uitzetten en het brandstofpad gedeeltelijk blokkeerden. De technische teams van NASA merkten op dat de frequentie van de pulsen van de stuwraketten, in combinatie met de omgeving van de servicemodule, een "heat soak"-effect creëerde dat de vervorming van het materiaal verergerde. Deze bevinding is cruciaal omdat het een specifieke materiaalzwakte blootlegt die alleen optrad onder de unieke operationele spanningen van de koppelingsprocedure van een bemande missie.

Bovendien bevestigde het onderzoek naar de heliumlekken dat de afdichtingen in het manifold van de voortstuwing gevoelig waren voor kleine structurele defecten onder aanhoudende druk. Hoewel helium wordt gebruikt om de brandstoftanks onder druk te zetten, riep de mate van lekkage die tijdens de vlucht in 2024 werd waargenomen vragen op over de integriteit van het leidingwerk op de lange termijn. Onderzoekers van Boeing en NASA maakten gebruik van tests op de grond in de White Sands Test Facility om deze omstandigheden na te bootsen, wat bevestigde dat de combinatie van chemische blootstelling en thermische cycli de afdichtingen verzwakte. Deze bevindingen maken een herziening van de hardware van de klepconstructie noodzakelijk voordat toekomstige beoordelingen van de vluchtgereedheid kunnen worden goedgekeurd.

Waarom besloot NASA om astronauten terug te brengen met SpaceX in plaats van met Starliner?

NASA koos ervoor om de astronauten Butch Wilmore and Suni Williams te laten terugkeren via een SpaceX Crew Dragon-missie, omdat de onzekerheid over de prestaties van de stuwraketten van de Starliner de aanvaardbare veiligheidsmarges overschreed. De organisatie stelde vast dat het risico op een defect aan de stuwraketten tijdens de kritieke deorbit-ontbranding te groot was, wat de bemanning mogelijk in een onstabiele of onherstelbare baan om de aarde zou kunnen brengen.

Het besluit om SpaceX te gebruiken voor de terugreis van de missie was een historisch kantelpunt dat de "veiligheid eerst"-cultuur van de organisatie onderstreepte. Tijdens de koppelingspoging in juni 2024 faalden vijf RCS-stuwraketten, en hoewel er uiteindelijk vier werden hersteld, betekende de onvoorspelbare aard van de degradatie dat technici de prestaties tijdens de risicovolle terugkeer in de atmosfeer niet konden garanderen. Associate Administrator Amit Kshatriya benadrukte dat het ontbreken van een definitief, op fysica gebaseerd model voor het gedrag van de stuwraketten op dat moment het onmogelijk maakte om een catastrofaal falen tijdens de terugreis uit te sluiten.

Gevolge daarvan liet NASA de Starliner-missie overgaan in een onbemande terugkeer, die eind 2024 succesvol plaatsvond, terwijl Wilmore en Williams aan boord van het ISS bleven. Deze stap stelde het Commercial Crew Program in staat om waardevolle gegevens te verzamelen van de onbemande landing zonder mensenlevens te riskeren. De SpaceX Crew-9-missie werd vervolgens geconfigureerd om met twee lege stoelen te vliegen, zodat de ervaren astronauten een geverifieerd en veilig transportmiddel hadden voor hun terugkeer naar de aarde. Deze noodplanning toonde het vitale belang aan van het gelijktijdig operationeel hebben van redundante Amerikaanse transportsystemen voor bemanningen.

Zal Boeing's Starliner weer met astronauten vliegen?

De Starliner van Boeing zal naar verwachting pas weer met astronauten vliegen na de succesvolle implementatie van herontwerpen van de hardware en een rigoureus hercertificeringsproces onder toezicht van NASA. De organisatie vereist definitief bewijs dat de problemen met de kleppen en stuwraketten zijn opgelost, wat mogelijk een aangepast ontwerp van de servicemodule of een extra onbemande demonstratievlucht vereist om de oplossingen te valideren.

De weg vooruit voor Starliner omvat verschillende verplichte mijlpalen die erop gericht zijn het vertrouwen in de betrouwbaarheid van het platform te herstellen. NASA heeft aangegeven dat Boeing aan de volgende technische vereisten moet voldoen vóór de volgende bemande missie:

• Herontwerp van de RCS-stuwraket-poppets met materialen die beter bestand zijn tegen thermische uitzetting.
• Upgrade van de helium-manifold-afdichtingen om lekkage te voorkomen tijdens langdurige verblijven in het ISS.
• Update van de vluchtbesturingssoftware om de ontstekingspatronen van de stuwraketten te optimaliseren en thermische belasting te verminderen.
• Uitvoeren van een geïntegreerde test van het voortstuwingssysteem om "worst-case" koppelings- en ontkoppelingsscenario's te simuleren.

Hoewel de Crew Flight Test van 2024 essentiële gegevens opleverde, vertraagde het ook de formele certificering van het ruimtevaartuig voor reguliere missies voor bemanningswisselingen. NASA blijft toegewijd aan de samenwerking met Boeing, aangezien het behouden van twee onafhankelijke aanbieders — SpaceX en Boeing — een strategische prioriteit is om continue toegang tot het International Space Station te garanderen. Het tijdschema voor de volgende vlucht blijft variabel, in afwachting van de resultaten van de hardware-aanpassingen en de definitieve veiligheidsbeoordeling van de organisatie.

Impact op de logistiek van het International Space Station en toekomstige missies

De vertragingen in verband met het onderzoek naar de Starliner hebben aanzienlijke aanpassingen noodzakelijk gemaakt in de planning van het International Space Station (ISS) en de cycli voor bemanningswisselingen. Omdat het Commercial Crew Program in de tussentijd zwaar leunt op SpaceX, heeft NASA een complex "orbitaal ballet" moeten beheren om ervoor te zorgen dat het station volledig bemand blijft, terwijl tegelijkertijd het verlengde verblijf van de CFT-bemanning wordt opgevangen. Deze logistieke uitdaging onderstreept de kwetsbaarheid van operaties in een ruimtestation wanneer een van de primaire transportvoertuigen aan de grond moet blijven vanwege technische redenen.

Ondanks deze hindernissen beschouwt de leiding van NASA het grondige onderzoek als een bewijs van de robuustheid van het model voor publiek-private samenwerking. De transparantie van de bevindingen die tijdens de persconferentie van vandaag worden gedeeld, is bedoeld om het publieke vertrouwen te versterken en ervoor te zorgen dat de lessen van de testvlucht van 2024 worden toegepast op toekomstige diepe-ruimte-exploratie, waaronder de Artemis-missies. Door deze complexe technische problemen nu op te lossen, garandeert NASA dat de volgende generatie ruimtevaartuigen veiliger zal zijn en beter in staat om een langdurige menselijke aanwezigheid in een lage baan om de aarde en daarbuiten te ondersteunen.

Vooruitkijkend zal de organisatie live updates en technische briefings blijven streamen terwijl het team van Boeing begint met de fysieke implementatie van de aanbevolen wijzigingen. De briefing van vandaag om 14:00 uur EST dient als een kritiek kruispunt in de geschiedenis van het Commercial Crew Program; het markeert het einde van de onderzoeksfase en het begin van het "fix and fly"-tijdperk voor het Starliner-ruimtevaartuig. Mediavertegenwoordigers en het publiek kunnen de livestream volgen op het YouTube-kanaal van NASA voor meer inzicht in de specifieke technische gegevens die de toekomst van de Amerikaanse ruimtevaart zullen vormgeven.